JP2007052905A - Optical pickup apparatus capable of detecting and compensating for spherical aberration caused by thickness variation of recording layer - Google Patents

Optical pickup apparatus capable of detecting and compensating for spherical aberration caused by thickness variation of recording layer Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical pickup apparatus for detecting and compensating for a spherical aberration caused by the thickness change of a recording layer. <P>SOLUTION: This apparatus includes a light source for emitting a light, an objective lens for focusing the light emitted from the light source on an optical recording medium to form an optical spot, an optical division unit positioned between the light source and the objective lens to divide the light emitted from the light source to form one main spot and two subspots on the optical recording medium, a detector for detecting the light quantities of main spot and subspot light beams reflected from the optical recording medium, a beam splitter positioned between the light source and the objective lens to direct the light reflected from the optical recording medium toward the detector, signal generating circuits for generating a tracking error signal, a focusing error signal, a spherical aberration signal in response to the output of the detector, and a spherical aberration compensation unit positioned between the objective lens and the beam splitter to compensate for a spherical aberration caused by a thickness change by the spherical aberration signal generated by the signal generating circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光記録媒体の記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償できる光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to an optical pickup device that can detect and compensate for spherical aberration due to a change in the thickness of a recording layer of an optical recording medium.

産業の発展と共に処理及び記録せねばならない情報量が増加しつつ、さらに記録密度の高い光記録媒体が要求されている。かかる高容量の光記録媒体は、光記録媒体にフォーカシングされる光スポットを小さくすることによって実現されうる。光スポットを小さくするためには、一般的にさらに短い波長を有する光を使用し、対物レンズの開口数（ＮＡ）を増加させねばならない。例えば、４０５ｎｍの波長を有する光を放出する光源と、０．８５のＮＡを有する対物レンズとがブルーレイディスク（ＢＤ）システムで使われている。   As the amount of information that must be processed and recorded increases with the development of the industry, an optical recording medium with higher recording density is required. Such a high-capacity optical recording medium can be realized by reducing the light spot focused on the optical recording medium. In order to reduce the light spot, it is generally necessary to use light having a shorter wavelength and increase the numerical aperture (NA) of the objective lens. For example, a light source that emits light having a wavelength of 405 nm and an objective lens having an NA of 0.85 are used in a Blu-ray Disc (BD) system.

一般的な光記録媒体の構造を見れば、情報記録層の上下面にそれぞれ透明基板が形成されていて情報記録層をホコリやスクラッチから保護する。記録層は、単層構造で構成されることもあるが、記録層を二層構造で構成することによって、高容量の情報保存機能を実現する光記録媒体も開発されている。かかる複層構造の光記録媒体の場合、互いに隣接する記録層の間にスペーサ層を置いて二つの記録層を分離する。   In view of the structure of a general optical recording medium, transparent substrates are formed on the upper and lower surfaces of the information recording layer to protect the information recording layer from dust and scratches. The recording layer may have a single-layer structure, but an optical recording medium that realizes a high-capacity information storage function by forming the recording layer with a two-layer structure has also been developed. In the case of such an optical recording medium having a multilayer structure, a spacer layer is placed between recording layers adjacent to each other to separate the two recording layers.

前記のような構造の光記録媒体に／から情報を記録／再生するためには、光ピックアップ装置を通じて光記録媒体の記録層に光をフォーカシングし、前記記録層から反射された光を分析する。この過程で、光は、透明基板を通過して記録層に入射するか、または複層構造の光記録媒体の場合、透明基板、上部記録層及びスペーサ層を順次に通過して下部記録層に入射する。しかし、製造過程でのエラーまたは記録層の変化（例えば、上部記録層から下部記録層に、または下部記録層から上部記録層に）により記録層の厚さが微細に変われば、球面収差が発生する。ここで、記録層の厚さは、光記録媒体の入射表面からの距離と定義される。一般的に、球面収差は、記録層の厚さの変化量に比例し、対物レンズのＮＡの４乗に比例する。かかる球面収差は、情報を記録／再生するシステムの性能を低下させるが、特に、記録密度を高めるためにＮＡの大きい対物レンズを使用するシステムでは、その影響が非常に大きい。したがって、記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償できる光ピックアップ装置が要求されている。   In order to record / reproduce information on / from the optical recording medium having the above-described structure, light is focused on the recording layer of the optical recording medium through an optical pickup device, and the light reflected from the recording layer is analyzed. In this process, light passes through the transparent substrate and enters the recording layer, or in the case of a multi-layer optical recording medium, the light sequentially passes through the transparent substrate, the upper recording layer, and the spacer layer to the lower recording layer. Incident. However, spherical aberration occurs if the recording layer thickness changes minutely due to errors in the manufacturing process or changes in the recording layer (for example, from the upper recording layer to the lower recording layer, or from the lower recording layer to the upper recording layer). To do. Here, the thickness of the recording layer is defined as the distance from the incident surface of the optical recording medium. In general, spherical aberration is proportional to the amount of change in the thickness of the recording layer, and proportional to the fourth power of the NA of the objective lens. Such spherical aberration deteriorates the performance of a system for recording / reproducing information, but the influence is very large particularly in a system using an objective lens having a large NA in order to increase the recording density. Therefore, there is a demand for an optical pickup device that can detect and compensate for spherical aberration due to a change in the thickness of the recording layer.

図１は、特許文献１に開示された従来の光ピックアップ装置を例示的に示す図である。図１に示すように、従来の光ピックアップ装置は、光源１０１、コリメーティングレンズ１０２、回折格子１１２、ビームスプリッタ１０３、凸レンズと凹レンズとで構成されたレンズ組み合わせ１０４、対物レンズ１０５、アクチュエータ１０６、ホログラム光学素子（ＨＯＥ）１０８、収斂レンズ１０９、シリンダレンズ１１０及び検出器１１１を備えている。   FIG. 1 is a diagram exemplarily showing a conventional optical pickup device disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 1, a conventional optical pickup device includes a light source 101, a collimating lens 102, a diffraction grating 112, a beam splitter 103, a lens combination 104 including a convex lens and a concave lens, an objective lens 105, an actuator 106, A hologram optical element (HOE) 108, a converging lens 109, a cylinder lens 110, and a detector 111 are provided.

図１に示した光ピックアップ装置の動作を見れば、光源１０１から放出された光は、コリメーティングレンズ１０２により平行光となった後、回折格子１１２に入射する。前記回折格子１１２に回折された光は、三つの光、すなわち０次回折光と±１次回折光とに分離されてビームスプリッタ１０３とレンズ組み合わせ１０４とを通過した後、対物レンズ１０５により光記録媒体Ｄの記録層上にフォーカシングされる。このとき、対物レンズ１０５によりフォーカシングされた０次回折光は、メインスポットとなり、対物レンズ１０５によりフォーカシングされた±１次回折光は、メインスポットの両側の第１及び第２サブスポットとなる。メインスポットは、光記録媒体Ｄ上の一つのトラックに位置し、二つの第１及び第２サブスポットは、メインスポットがフォーカシングされたトラックとその隣接トラックとの中間に位置する。   Looking at the operation of the optical pickup device shown in FIG. 1, the light emitted from the light source 101 becomes parallel light by the collimating lens 102 and then enters the diffraction grating 112. The light diffracted by the diffraction grating 112 is separated into three lights, that is, 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light, passes through the beam splitter 103 and the lens combination 104, and then is optically recorded by the objective lens 105 to the optical recording medium D. Focusing is performed on the recording layer. At this time, the 0th-order diffracted light focused by the objective lens 105 becomes a main spot, and the ± 1st-order diffracted lights focused by the objective lens 105 become first and second sub-spots on both sides of the main spot. The main spot is located on one track on the optical recording medium D, and the two first and second sub-spots are located between the track on which the main spot is focused and the adjacent track.

このようにフォーカシングされた三つの光は、記録層から反射されて再び対物レンズ１０５とレンズ組み合わせ１０４とを通過した後、ビームスプリッタ１０３により反射されてＨＯＥ １０８に入射する。ＨＯＥ １０８は、入射光のほとんどを通過させ、一部を回折させる役割を行うものであって、メインスポットの光をほとんど通過させる一方、一部を回折させて第３及び第４サブスポットを形成する。次いで、メインスポットと第１ないし第４サブスポットとは、収斂レンズ１０９により収斂された後、シリンダレンズ１１０を通過して検出器１１１に入射する。ここで、シリンダレンズ１１０は、フォーカシングエラー信号を得るための一般的な非点収差法によって各光に非点収差を提供する役割を行う。   The three lights thus focused are reflected from the recording layer, pass through the objective lens 105 and the lens combination 104 again, are reflected by the beam splitter 103, and enter the HOE 108. The HOE 108 functions to pass most of the incident light and diffract a part of it. The HOE 108 passes most of the light of the main spot, while diffracting a part to form the third and fourth sub-spots. To do. Next, the main spot and the first to fourth sub-spots are converged by the converging lens 109, pass through the cylinder lens 110, and enter the detector 111. Here, the cylinder lens 110 serves to provide astigmatism to each light by a general astigmatism method for obtaining a focusing error signal.

図２は、検出器１１１に受光されるビームスポットのパターンを示す図である。図２に示したように、検出器１１１は、５個の４分割光検出器１１１ａないし１１１ｅで構成され、前記４分割光検出器１１１ａないし１１１ｅにメインスポットと第１ないし第４サブスポットとがそれぞれ受光される。このとき、メインスポット、第１及び第２サブスポットを受光した４分割光検出器１１１ａないし１１１ｃの出力は、一般的なＤＰＰ（差動プッシュプル）方法によって、トラッキングエラー信号、フォーカシングエラー信号、及び光記録媒体Ｄに記録された情報を再生するためのＲＦ信号を得るのに使われる。このように得たトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号は、制御／駆動回路を通じてアクチュエータ１０６の制御に使われる。また、第３及び第４サブスポットを受光した４分割光検出器１１１ｄ，１１１ｅの出力を通じて、厚さ変化による球面収差信号を得る。このように得た球面収差信号を利用して、制御／駆動回路がレンズ組み合わせ１０４の凸レンズと凹レンズとの間隔を調節することによって、球面収差を最小化できる。   FIG. 2 is a diagram showing a beam spot pattern received by the detector 111. As shown in FIG. 2, the detector 111 includes five quadrant photodetectors 111a to 111e, and a main spot and first to fourth sub-spots are included in the quadrant photodetectors 111a to 111e. Each is received. At this time, the outputs of the quadrant photodetectors 111a to 111c receiving the main spot and the first and second sub-spots are obtained by a general DPP (differential push-pull) method using a tracking error signal, a focusing error signal, and It is used to obtain an RF signal for reproducing information recorded on the optical recording medium D. The tracking error signal and the focusing error signal thus obtained are used for controlling the actuator 106 through the control / drive circuit. Further, a spherical aberration signal due to a change in thickness is obtained through the outputs of the quadrant photodetectors 111d and 111e that receive the third and fourth sub-spots. By using the spherical aberration signal obtained in this way, the control / drive circuit adjusts the distance between the convex lens and the concave lens of the lens combination 104, whereby the spherical aberration can be minimized.

しかし、特許文献１に開示された従来の光ピックアップ装置の場合、記録層の厚さ変化による球面収差を探知するために回折格子とＨＯＥとをいずれも使用するため、光学素子の増加による光学的効率の低下をもたらし、比較的高価な光検出器を複数使用せねばならないという問題がある。   However, in the case of the conventional optical pickup device disclosed in Patent Document 1, both the diffraction grating and the HOE are used to detect the spherical aberration due to the change in the thickness of the recording layer. There is a problem that a plurality of relatively expensive photodetectors must be used, resulting in a decrease in efficiency.

一方、特許文献２も、記録層の厚さ変化による球面収差を探知する光ピックアップ装置を開示しているが、前記光ピックアップ装置の場合、球面収差信号が光ピックアップ装置でのデフォーカシングにより影響を受けるという問題がある。したがって、厚さ変化なしに若干のデフォーカシングのみがある場合にも、球面収差信号が発生して正確な球面収差を補正し難い。   On the other hand, Patent Document 2 discloses an optical pickup device that detects spherical aberration due to a change in the thickness of the recording layer. In the case of the optical pickup device, the spherical aberration signal is affected by defocusing in the optical pickup device. There is a problem of receiving. Therefore, even when there is only a slight defocusing without changing the thickness, it is difficult to correct the spherical aberration by generating a spherical aberration signal.

また、特許文献３に開示された光ピックアップ装置の場合、８分割ＨＯＥを使用するため、ＨＯＥの構造が複雑であるだけでなく、検出器の構造も非常に複雑になって製造し難いという問題がある。
米国特許公開ＵＳ２００２／００４１５４２号公報 米国特許第６，６６１，７５０号明細書 米国特許第６，８０７，１３３号明細書 Further, in the case of the optical pickup device disclosed in Patent Document 3, since the 8-divided HOE is used, not only the structure of the HOE is complicated, but also the structure of the detector is very complicated and difficult to manufacture. There is.
US Patent Publication US2002 / 0041542 US Pat. No. 6,661,750 US Pat. No. 6,807,133

本発明の目的は、光記録媒体の記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償するにおいて、構造が比較的簡単であり、デフォーカシングによる影響を受けず、比較的低コストで製作できる光ピックアップ装置を提供するところにある。   It is an object of the present invention to detect and compensate for spherical aberration due to a change in the thickness of a recording layer of an optical recording medium, which has a relatively simple structure, is not affected by defocusing, and can be manufactured at a relatively low cost. An optical pickup device is provided.

前記目的を達成するための本発明の望ましい実施形態による光ピックアップ装置は、光を放出する光源と、前記光源から放出された光をフォーカシングして光記録媒体上に光スポットを形成する対物レンズと、前記光源と対物レンズとの間に位置し、光源から放出された光を分岐して一つのメインスポットと二つのサブスポットとを光記録媒体上に形成させる光分岐手段と、光記録媒体から反射されたメインスポットの光とサブスポットの光との光量をそれぞれ検出する検出器と、前記光源と対物レンズとの間に位置し、光記録媒体から反射された光を前記検出器に向かわせるビームスプリッタと、前記検出器の出力によって、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）、フォーカシングエラー信号（ＦＥＳ）及び球面収差信号（ＳＡＳ）をそれぞれ生成する信号生成回路と、前記対物レンズとビームスプリッタとの間に位置し、厚さ変化による球面収差を前記信号生成回路で生成されたＳＡＳによって補償するための球面収差補償素子とを備えることを特徴とする。   To achieve the above object, an optical pickup device according to a preferred embodiment of the present invention includes a light source that emits light, and an objective lens that forms a light spot on an optical recording medium by focusing the light emitted from the light source. An optical branching unit that is located between the light source and the objective lens and splits the light emitted from the light source to form one main spot and two sub-spots on the optical recording medium; A detector that detects the amount of light of each of the reflected main spot light and sub-spot light, and is positioned between the light source and the objective lens, and directs the light reflected from the optical recording medium to the detector. A tracking error signal (TES), a focusing error signal (FES), and a spherical aberration signal (SAS) are respectively generated by the beam splitter and the output of the detector. A signal generation circuit to be generated, and a spherical aberration compensation element that is located between the objective lens and the beam splitter and that compensates for spherical aberration due to thickness change by the SAS generated by the signal generation circuit. Features.

本発明によれば、前記光分岐手段により形成された一つのメインスポットと二つのサブスポットとは、光記録媒体の記録層の同じトラック上に一列に配列され、メインスポットの前方と後方とにそれぞれサブスポットが位置することを特徴とする。   According to the present invention, the one main spot and the two sub-spots formed by the light branching unit are arranged in a line on the same track of the recording layer of the optical recording medium, and are arranged in front of and behind the main spot. Each sub-spot is located.

また、前記光分岐手段は、０次回折されたメインスポットと、メインスポットより光量が少なく、±１次回折された二つのサブスポットとを形成するＨＯＥでありうる。この場合、前記ＨＯＥにより形成される二つのサブスポットは、同じ光量を有し、二つのサブスポットのうち一つは、光軸に隣接して円形断面を有し、他の一つは、光軸から相対的に遠くて輪形断面を有することが望ましい。このために、前記ＨＯＥは、円形の第１領域と、前記第１領域の外側の第２領域とを有し、前記第１及び第２領域には、間隔の相異なる回折格子がそれぞれ形成されている。   The light branching unit may be a HOE that forms a zero-order diffracted main spot and two sub-spots that have less light than the main spot and are ± 1st-order diffracted. In this case, the two sub-spots formed by the HOE have the same light amount, one of the two sub-spots has a circular cross section adjacent to the optical axis, and the other one is a light beam. It is desirable to have a circular cross-section relatively far from the axis. To this end, the HOE has a circular first region and a second region outside the first region, and diffraction gratings having different intervals are formed in the first and second regions, respectively. ing.

一方、前記ＨＯＥは、前記光源とビームスプリッタとの間に配置されうる。または、前記ＨＯＥは、前記対物レンズとビームスプリッタとの間に配置されることもある。この場合、前記ＨＯＥは、光記録媒体に向かって入射する光のみを選択的に回折させる偏光ＨＯＥであることが望ましい。   Meanwhile, the HOE may be disposed between the light source and a beam splitter. Alternatively, the HOE may be disposed between the objective lens and a beam splitter. In this case, the HOE is preferably a polarization HOE that selectively diffracts only light incident on the optical recording medium.

また、前記検出器は、光記録媒体から反射されたメインスポットの光量を測定する一つのメインスポット４分割光検出器と、光記録媒体から反射された二つのサブスポットの光量をそれぞれ測定する二つのサブスポット４分割光検出器と、を備えることを特徴とする。   The detector also measures one main spot quadrant photodetector for measuring the amount of light of the main spot reflected from the optical recording medium and two amounts of light for the two sub-spots reflected from the optical recording medium. And four sub-spot quadrant photodetectors.

また、前記光記録媒体から反射されて前記検出器に入射する光に非点収差を付与する非点収差レンズは、前記ビームスプリッタと検出器との間に配置されうる。   In addition, an astigmatism lens that imparts astigmatism to light reflected from the optical recording medium and incident on the detector may be disposed between the beam splitter and the detector.

本発明によれば、前記信号生成回路は、ＦＥＳ及びＲＦ信号を生成するためのＲＦ／ＦＥＳ回路、ＴＥＳを生成するためのＴＥＳ回路、及びＳＡＳを生成するためのＳＡＳ回路を備えることを特徴とする。   According to the present invention, the signal generation circuit includes an RF / FES circuit for generating FES and RF signals, a TES circuit for generating TES, and a SAS circuit for generating SAS. To do.

前記ＲＦ／ＦＥＳ回路は、前記メインスポット４分割光検出器の各セグメントで測定された光量をいずれも合算してＲＦ信号を生成し、一つの対角線方向の二つのセグメントで測定された光量の和と、他の対角線方向の二つのセグメントで測定された光量の和との差としてＦＥＳを生成する。   The RF / FES circuit generates an RF signal by adding up the light amounts measured in each segment of the main spot quadrant photodetector, and sums the light amounts measured in two segments in one diagonal direction. And FES is generated as the difference between the sum of the light quantities measured in the other two diagonal segments.

また、前記ＳＡＳ回路は、二つのサブスポット４分割光検出器でそれぞれ算出した二つのサブスポットのＦＥＳの差としてＳＡＳを生成する。   The SAS circuit generates a SAS as the difference between the FES of the two sub-spots calculated by the two sub-spot quadrant photodetectors.

また、前記ＴＥＳ回路は、メインスポット４分割光検出器で算出したメインスポットのプッシュプル信号と、二つのサブスポット４分割光検出器で算出したサブスポットのプッシュプル信号との差としてＴＥＳを生成する。   The TES circuit generates a TES as the difference between the main spot push-pull signal calculated by the main spot quadrant photodetector and the sub spot push-pull signal calculated by the two sub-spot quadrant photodetectors. To do.

一方、前記球面収差補償素子は、光記録媒体の記録層の厚さ変化により発生する球面収差と逆方向の球面収差を発生させる液晶パネルまたはビーム拡大器でありうる。   On the other hand, the spherical aberration compensation element may be a liquid crystal panel or a beam expander that generates a spherical aberration in a direction opposite to the spherical aberration generated by the change in the thickness of the recording layer of the optical recording medium.

また、本発明による光ピックアップ装置は、前記信号生成回路で発生したＴＥＳ及びＦＥＳによって、前記対物レンズを駆動するアクチュエータと、前記光源から放出された光を平行ビームにするコリメーティングレンズとをさらに備える。   The optical pickup device according to the present invention may further include an actuator that drives the objective lens and a collimating lens that converts the light emitted from the light source into a parallel beam by TES and FES generated by the signal generation circuit. Prepare.

本発明の他の実施形態によれば、光記録媒体を搭載及び回転させる駆動装置と、光記録媒体の半径方向に移動可能に設置されて光記録媒体から／に情報を再生／記録する光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置のフォーカシング及びトラッキングサーボを制御する制御部とを備える光記録／再生システムにおいて、光記録媒体の記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償するために、前記光ピックアップ装置は、光を放出する光源と、前記光源から放出された光をフォーカシングして光記録媒体上に光スポットを形成する対物レンズと、前記光源と対物レンズとの間に位置し、光源から放出された光を分岐して一つのメインスポットと二つのサブスポットとを光記録媒体上に形成させる光分岐手段と、光記録媒体から反射されたメインスポットの光とサブスポットの光との光量をそれぞれ検出する検出器と、前記光源と対物レンズとの間に位置し、光記録媒体から反射された光を前記検出器に向かわせるビームスプリッタと、前記検出器の出力によって、ＴＥＳ、ＦＥＳ及びＳＡＳをそれぞれ生成する信号生成回路と、前記対物レンズとビームスプリッタとの間に位置し、記録層の厚さ変化による球面収差を前記信号生成回路で生成されたＳＡＳによって補償するための球面収差補償素子とを備えることを特徴とする。   According to another embodiment of the present invention, an optical pickup that mounts and rotates an optical recording medium and an optical pickup that is movably installed in the radial direction of the optical recording medium to reproduce / record information from / to the optical recording medium In an optical recording / reproducing system comprising a device and a control unit that controls focusing and tracking servo of the optical pickup device, in order to detect and compensate for spherical aberration due to a change in the thickness of the recording layer of the optical recording medium, An optical pickup device is located between a light source that emits light, an objective lens that focuses light emitted from the light source to form a light spot on an optical recording medium, and the light source and the objective lens. Light branching means for branching the light emitted from the optical recording medium to form one main spot and two sub-spots on the optical recording medium, and reflected from the optical recording medium. A detector for detecting the amount of light of each of the light of the main spot and the light of the sub-spot; and a beam splitter that is positioned between the light source and the objective lens and directs the light reflected from the optical recording medium to the detector A signal generation circuit that generates TES, FES, and SAS according to the output of the detector, and a spherical aberration caused by a change in the thickness of the recording layer is located between the objective lens and the beam splitter. And a spherical aberration compensation element for compensating by the generated SAS.

本発明による光ピックアップ装置は、比較的簡単な構造で光記録媒体の記録層の厚さ変化による球面収差を探知及び補償できる。また、光ピックアップにデフォーカシングが発生してもＳＡＳには影響を与えないため、正確に記録層の厚さ変化を探知でき、対物レンズにシフトが発生する場合にも、ＴＥＳに影響を与えない。かかる本発明による光ピックアップ装置は、構造が簡単であり、高価な部品を少なく使用するため、比較的低コストで製作できる。   The optical pickup device according to the present invention can detect and compensate for the spherical aberration due to the change in the thickness of the recording layer of the optical recording medium with a relatively simple structure. In addition, even if defocusing occurs in the optical pickup, the SAS is not affected. Therefore, a change in the thickness of the recording layer can be detected accurately, and even if a shift occurs in the objective lens, the TES is not affected. . Such an optical pickup device according to the present invention has a simple structure and uses few expensive parts, so that it can be manufactured at a relatively low cost.

以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図３は、本発明の望ましい実施形態による光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。図３に示したように、本発明による光ピックアップ装置は、光を放出する光源１１、光源１１から放出された光を平行ビームにするコリメーティングレンズ１２、平行ビームをフォーカシングして光ディスクのような光記録媒体Ｄ上に光スポットを形成する対物レンズ１６、光源１１と対物レンズ１６との間に位置し、平行ビームをメインビームとサブビームとに分岐させる光分岐手段１３、光記録媒体Ｄから反射された光の光量を検出する検出器２０、光源１１と対物レンズ１６との間に位置し、前記光記録媒体Ｄから反射された光を前記検出器２０に向かわせるビームスプリッタ１４、検出器２０の出力を受けてＴＥＳ、ＦＥＳ及びＳＡＳをそれぞれ生成する信号生成回路３０，４０，５０、及び対物レンズ１６とビームスプリッタ１４との間に位置し、厚さ変化による球面収差を前記信号生成回路３０，４０，５０で生成されたＳＡＳによって補償するための球面収差補償素子１５を備えている。信号生成回路３０，４０，５０は、ＦＥＳ及びＲＦ信号を生成するためのＲＦ／ＦＥＳ回路３０、ＴＥＳを生成するためのＴＥＳ回路４０、及びＳＡＳを生成するためのＳＡＳ回路５０で構成される。また、本発明による光ピックアップ装置は、ＴＥＳとＦＥＳとによって対物レンズ１６をトラッキング／フォーカシング駆動するアクチュエータ１７をさらに備える。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of an optical pickup device according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the optical pickup device according to the present invention includes a light source 11 that emits light, a collimating lens 12 that converts the light emitted from the light source 11 into a parallel beam, and an optical disc by focusing the parallel beam. From an optical recording medium D, an optical branching means 13 for branching a parallel beam into a main beam and a sub-beam, located between the objective lens 16 that forms a light spot on the optical recording medium D, the light source 11 and the objective lens 16 A detector 20 that detects the amount of reflected light, a beam splitter 14 that is positioned between the light source 11 and the objective lens 16 and that directs the light reflected from the optical recording medium D to the detector 20, and a detector 20, signal generation circuits 30, 40, and 50 for generating TES, FES, and SAS, respectively, and the objective lens 16 and the beam splitter 14 Located between, and a spherical aberration compensating element 15 for compensating the generated spherical aberration caused by thickness variation in the signal generating circuit 30, 40, 50 SAS. The signal generation circuits 30, 40, and 50 include an RF / FES circuit 30 for generating FES and RF signals, a TES circuit 40 for generating TES, and a SAS circuit 50 for generating SAS. The optical pickup device according to the present invention further includes an actuator 17 that drives the objective lens 16 for tracking / focusing by TES and FES.

光源１１は、レーザダイオードのような所定の波長を有する光を放出する半導体レーザ素子でありうる。例えば、記録密度の高い光記録媒体に対する要求に応じて、約４０５ｎｍの短波長を有するブルーレイを放出する半導体レーザ素子を光源１１として使用できる。光源１１から放出された光は、一般的に発散光であるため、コリメーティングレンズ１２を使用して平行ビームに変換させる。このようにコリメーティングレンズ１２を通過して平行ビームに変換された光は、図３に示したように、光分岐手段１３に入射する。   The light source 11 can be a semiconductor laser element that emits light having a predetermined wavelength, such as a laser diode. For example, a semiconductor laser element that emits Blu-ray having a short wavelength of about 405 nm can be used as the light source 11 in response to a request for an optical recording medium having a high recording density. Since the light emitted from the light source 11 is generally diverging light, it is converted into a parallel beam using the collimating lens 12. The light thus passing through the collimating lens 12 and converted into a parallel beam enters the light branching means 13 as shown in FIG.

本発明の望ましい実施形態によれば、光分岐手段１３は、例えばＨＯＥを使用できる。ＨＯＥは、入射光を複数の回折光に分岐させ、表面に形成された回折パターンの形態によって回折光の光量を調節できる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the optical branching means 13 can use, for example, HOE. The HOE can split incident light into a plurality of diffracted lights and adjust the amount of diffracted light according to the form of the diffraction pattern formed on the surface.

図４は、本発明による光ピックアップ装置で使われるＨＯＥの構成を例示的に示す正面図である。図４に示したように、本発明によるＨＯＥ １３の表面は、半径Ｒ１内側の領域１３ａと半径Ｒ１外側の領域１３ｂとに分けられており、ＨＯＥ １３の二つの領域１３ａ，１３ｂには、格子間隔のそれぞれ異なる回折格子が形成されている。ここで、Ｒ２は、コリメーティングレンズ１２を透過した平行ビームが入射する領域の半径である。かかる構造で、ＨＯＥ １３に入射する平行ビームは、０次回折されたメインビームと、前記メインビームより光量が少なく、±１次回折された二つのサブビームとに分岐される。このとき、ＨＯＥ １３から出射されるメインビームは、半径がＲ２である円形断面を有する平行ビームである。また、±１次回折されて出射されるサブビームのうち一つは、光軸に隣接して半径がＲ１である円形断面を有し、他の一つは、光軸から比較的遠くて内側半径がＲ１であり、外側半径がＲ２である輪形断面を有する。一方、光記録媒体の記録層の実際の厚さ変化量と線形的な比例関係を有するＳＡＳが得られるように、前記二つのサブビームの光量が互いに同一であることが望ましい。このために、半径Ｒ２に対する半径Ｒ１の比は、約０．７５であることが適当である。 FIG. 4 is a front view exemplarily showing the configuration of the HOE used in the optical pickup device according to the present invention. As shown in FIG. 4, the surface of the HOE 13 according to the invention is divided into a radius R 1 inner area 13a and the radius R 1 outer area 13b, two regions 13a of the HOE 13, the 13b Diffraction gratings having different grating intervals are formed. Here, R 2 is the radius of the region where the parallel beam transmitted through the collimating lens 12 is incident. With this structure, the parallel beam incident on the HOE 13 is branched into a 0th-order diffracted main beam and two sub-beams that have a light amount smaller than the main beam and are ± 1st-order diffracted. In this case, the main beam emitted from the HOE 13, a parallel beam having a circular cross-section radius of R 2. Also, one of the sub beams emitted after being subjected to ± 1st order diffraction has a circular cross section with a radius R 1 adjacent to the optical axis, and the other one is relatively far from the optical axis and is inside. It has a circular cross section with a radius of R 1 and an outer radius of R 2 . On the other hand, it is desirable that the light amounts of the two sub beams are the same so that a SAS having a linear proportional relationship with the actual thickness change amount of the recording layer of the optical recording medium can be obtained. For this, the ratio of the radius R 1 to the radius R 2 is suitable to be about 0.75.

ＨＯＥ １３により形成されたメインビームとサブビームとは、ビームスプリッタ１４と後述する球面収差補償素子１５とを通過して対物レンズ１６に入射する。対物レンズ１６は、メインビームとサブビームとをフォーカシングして光記録媒体Ｄ上に光スポットを形成する。以下、メインビームの光スポットをメインスポットとし、サブビームの光スポットをサブスポットとする。一般的に、光記録媒体Ｄ内の記録層は、光記録媒体Ｄを螺旋形に一周する複数のトラックの形態に形成されている。対物レンズ１６により形成されるメインスポットとサブスポットとは、かかるトラックのうち一つに一列に位置するが、特にメインスポットの前方と後方とにサブスポットがそれぞれ一つずつ位置する。   The main beam and the sub beam formed by the HOE 13 pass through the beam splitter 14 and a spherical aberration compensation element 15 described later and enter the objective lens 16. The objective lens 16 focuses the main beam and the sub beam to form a light spot on the optical recording medium D. Hereinafter, the light spot of the main beam is referred to as a main spot, and the light spot of the sub beam is referred to as a sub spot. In general, the recording layer in the optical recording medium D is formed in the form of a plurality of tracks that go around the optical recording medium D in a spiral. The main spot and the sub spot formed by the objective lens 16 are arranged in a line in one of the tracks, and one sub spot is located in front of and behind the main spot, respectively.

このように光記録媒体Ｄ上にフォーカシングされたメインビームとサブビームとは、記録層のトラックで反射及び回折された後、再び対物レンズ１６と球面収差補償素子１５とを通過してビームスプリッタ１４に入射する。ビームスプリッタ１４は、光記録媒体Ｄから反射された光を検出器２０に向かって反射させる。ビームスプリッタ１４により反射された光は、収斂レンズ１８により検出器２０上にフォーカシングされてメインスポットとサブスポットとを形成する。このとき、検出器２０上に形成されるメインスポットとサブスポットとには、非点収差レンズ１９により約４５°の非点収差が付与される。   The main beam and the sub beam focused on the optical recording medium D in this way are reflected and diffracted by the track of the recording layer, and then pass through the objective lens 16 and the spherical aberration compensating element 15 again to the beam splitter 14. Incident. The beam splitter 14 reflects the light reflected from the optical recording medium D toward the detector 20. The light reflected by the beam splitter 14 is focused on the detector 20 by the converging lens 18 to form a main spot and a sub spot. At this time, astigmatism of about 45 ° is given to the main spot and the sub spot formed on the detector 20 by the astigmatism lens 19.

検出器２０は、例えば一つのメインスポットと二つのサブスポットとの光量をそれぞれ検出するための三つの４分割光検出器で構成されうる。図５には、かかる三つの４分割光検出器２１ないし２３、及び４分割光検出器２１ないし２３上に形成された光スポットのパターンが示されている。図５に示したように、それぞれの４分割光検出器２１ないし２３は、４個のセグメントに分割されてそれぞれのセグメントから個別的に光量を検出する。図５において、中央に位置するメインスポット４分割光検出器２１は、メインスポットの光量を検出し、上部及び下部のサブスポット４分割光検出器２２，２３は、二つのサブスポットの光量をそれぞれ検出する。対物レンズ１６をトラッキング及びフォーカシング駆動するためのＴＥＳとＦＥＳ、記録層の厚さ変化により発生する球面収差を補正するためのＳＡＳ、及び光記録媒体Ｄに記録された情報を再生するためのＲＦ信号などは、前記それぞれの４分割光検出器２１ないし２３で検出された光量から得られる。   The detector 20 can be composed of, for example, three quadrant photodetectors for detecting the light amounts of one main spot and two sub-spots, respectively. FIG. 5 shows the three quadrant photodetectors 21 to 23 and the patterns of light spots formed on the quadrant photodetectors 21 to 23. As shown in FIG. 5, each of the four-divided photodetectors 21 to 23 is divided into four segments and individually detects the light amount from each segment. In FIG. 5, the main spot quadrant photodetector 21 located at the center detects the light amount of the main spot, and the upper and lower subspot quadrant photodetectors 22 and 23 respectively detect the light amounts of the two subspots. To detect. TES and FES for driving the objective lens 16 for tracking and focusing, SAS for correcting spherical aberration caused by a change in the thickness of the recording layer, and an RF signal for reproducing information recorded on the optical recording medium D Are obtained from the light amounts detected by the respective quadrant photodetectors 21 to 23.

まず、ＦＥＳは、メインスポット４分割光検出器２１の対角線方向の光量差から計算されうる。前述したように、検出器２０上に形成される光スポットには、非点収差レンズ１９により対角線方向である約４５°方向に非点収差が付与されるが、光が光記録媒体Ｄの記録層に正確にフォーカシングされた場合には、検出器２０上に形成される光スポットは、ほぼ円形を維持するが、正確にフォーカシングされていない場合には、非点収差により対角線方向に傾いた楕円形の光スポットが検出器２０上に形成される。したがって、対物レンズ１６のフォーカシングエラーは、メインスポット４分割光検出器２１の二つの対角線方向のセグメントでそれぞれ測定された光量の差となる。すなわち、ＦＥＳは、次の式（１）により計算されうる。   First, FES can be calculated from the light amount difference in the diagonal direction of the main spot quadrant photodetector 21. As described above, the astigmatism is given to the light spot formed on the detector 20 by the astigmatism lens 19 in a diagonal direction of about 45 °, but the light is recorded on the optical recording medium D. When accurately focused on a layer, the light spot formed on the detector 20 maintains a substantially circular shape, but when not accurately focused, an ellipse tilted diagonally due to astigmatism. A shaped light spot is formed on the detector 20. Therefore, the focusing error of the objective lens 16 is a difference in light amount measured in each of the two diagonal segments of the main spot quadrant photodetector 21. That is, FES can be calculated by the following equation (1).

FES=A+C-B-D （１）
ここで、ＡないしＤは、メインスポット４分割光検出器２１の該当するアルファベットで表示されたセグメントで測定された光量を表す。 FES = A + CBD (1)
Here, A to D represent the light amounts measured by the segments indicated by the corresponding alphabet of the main spot quadrant photodetector 21.

また、光記録媒体Ｄに記録された情報を再生するためのＲＦ信号は、次の式（２）に定義されたように、メインスポット４分割光検出器２１の各セグメントで測定された光量の総和となる。   Further, the RF signal for reproducing the information recorded on the optical recording medium D has the light quantity measured in each segment of the main spot quadrant photodetector 21 as defined in the following equation (2). Summed up.

RF=A+C+B+D （２）
光記録媒体Ｄの記録層の厚さ変化は、一つのトラック上でメインスポットの前方と後方とにそれぞれ位置する二つのサブスポットのＦＥＳの差となる。すなわち、記録層の厚さ変化がない場合には、メインスポットの前方と後方とにあるそれぞれのサブスポットから計算したＦＥＳが同一になる。しかし、記録層の厚さ変化がある場合には、二つのサブスポットの位置でフォーカシング深さが異なるので、二つのサブスポットのＦＥＳが異なる。したがって、二つのサブスポットのＦＥＳの差は、記録層の厚さ変化量に比例する。式（３）は、かかる記録層の厚さ変化によるＳＡＳをサブスポット４分割光検出器２２，２３の各セグメントで検出された光量で表している。 RF = A + C + B + D (2)
The change in the thickness of the recording layer of the optical recording medium D is the difference in FES between two sub-spots positioned on the front and rear of the main spot on one track. That is, when there is no change in the thickness of the recording layer, the FES calculated from the respective sub-spots in front of and behind the main spot is the same. However, when there is a change in the thickness of the recording layer, since the focusing depths are different at the positions of the two sub-spots, the FESs of the two sub-spots are different. Therefore, the difference in FES between the two sub-spots is proportional to the amount of change in the thickness of the recording layer. Expression (3) represents the SAS due to the change in the thickness of the recording layer as the amount of light detected in each segment of the sub-spot quadrant photodetectors 22 and 23.

SAS=FES1-FES2=(F+H-E-G)-(J+L-I-K) （３）
ここで、ＥないしＬは、サブスポット４分割光検出器２２，２３の該当するアルファベットで表示されたセグメントで測定された光量を表す。 SAS = FES 1 -FES 2 = (F + HEG)-(J + LIK) (3)
Here, E thru | or L represent the light quantity measured by the segment displayed with the alphabet which the subspot 4 division | segmentation photodetector 22 and 23 shows.

一方、光記録媒体Ｄ上に形成されるメインスポットとサブスポットとは、記録層のトラックにより反射されると共に、トラックのエッジ部分により回折する。光記録媒体Ｄ上に形成されるメインスポットとサブスポットとがトラックの中心に正確に位置する場合には、検出器２０上に形成される光スポットの回折パターンが対称をなすが、トラックの中心に位置しない場合には、検出器２０に形成される光スポットの回折パターンが非対称をなす。したがって、ＤＰＰ方法によって、図面で見たとき、４分割光検出器２１ないし２３の上下側にあるセグメントで測定された光量の差としてＴＥＳを求める。すなわち、ＴＥＳは、次の式（４）から計算されうる。   On the other hand, the main spot and the sub spot formed on the optical recording medium D are reflected by the track of the recording layer and diffracted by the edge portion of the track. When the main spot and the sub-spot formed on the optical recording medium D are accurately positioned at the center of the track, the diffraction pattern of the light spot formed on the detector 20 is symmetric. If it is not located at the position, the diffraction pattern of the light spot formed on the detector 20 is asymmetric. Therefore, the TES is obtained by the DPP method as the difference between the light amounts measured in the upper and lower segments of the quadrant photodetectors 21 to 23 when viewed in the drawing. That is, TES can be calculated from the following equation (4).

TES=MPP-M×SPP
=(A+B-C-D)-M×[(E+H-F-G)+(I+L-J-K)] （４）
ここで、ＭＰＰは、メインスポットによるプッシュプル信号であり、ＳＰＰは、サブスポットによるプッシュプル信号であり、Ｍは、メインスポットとサブスポットとの光量差を考慮した係数である。 TES = MPP-M × SPP
= (A + BCD) -M × [(E + HFG) + (I + LJK)] (4)
Here, MPP is a push-pull signal based on the main spot, SPP is a push-pull signal based on the sub spot, and M is a coefficient that takes into consideration the light amount difference between the main spot and the sub spot.

図５に示したように、ＦＥＳ及びＲＦ信号を生成するためのＲＦ／ＦＥＳ回路３０、ＴＥＳを生成するためのＴＥＳ回路４０、及びＳＡＳを生成するためのＳＡＳ回路５０は、前述した数式１ないし４によって４分割光検出器２１ないし２３の各セグメントの出力を合わせるか、または差し引く複数の加算器と差動回路とで構成される。   As shown in FIG. 5, the RF / FES circuit 30 for generating the FES and RF signals, the TES circuit 40 for generating the TES, and the SAS circuit 50 for generating the SAS are represented by the equations 1 to 4 includes a plurality of adders and a differential circuit that match or subtract the output of each segment of the four-divided photodetectors 21 to 23.

このように求めたＦＥＳ及びＴＥＳは、アクチュエータ１７に送られて、情報を記録／再生するとき、対物レンズ１６のフォーカシング及びトラッキング制御に使われる。また、ＳＡＳは、球面収差補償素子１５に送られて、記録層の厚さ変化による球面収差の補償に使われる。球面収差補償素子１５としては、例えば液晶パネルやビーム拡大器などを使用できる。すなわち、光記録媒体Ｄの表面から記録層までの距離差で発生する球面収差を、液晶パネルやビーム拡大さを利用して逆方向の球面収差を発生させることによって補償する。かかる液晶パネルやビーム拡大器を利用した球面収差の補償方法は、公知技術であるので、さらに詳細な説明は省略する。   The FES and TES obtained in this way are sent to the actuator 17 and are used for focusing and tracking control of the objective lens 16 when information is recorded / reproduced. The SAS is sent to the spherical aberration compensation element 15 and used for compensation of spherical aberration due to a change in the thickness of the recording layer. As the spherical aberration compensating element 15, for example, a liquid crystal panel or a beam expander can be used. That is, the spherical aberration generated due to the difference in distance from the surface of the optical recording medium D to the recording layer is compensated by generating a spherical aberration in the reverse direction using a liquid crystal panel or beam expansion. Since a spherical aberration compensation method using such a liquid crystal panel or beam expander is a known technique, further detailed description is omitted.

図６は、本発明による光ピックアップ装置において、記録層の厚さ変化によるＳＡＳの変化を示すグラフである。図６に示したように、ＳＡＳは、記録層の厚さ変化に対して良好な線形的な比例関係を有するということが分かる。また、図７は、対物レンズ１６が記録層のトラックを横断しつつ発生するＴＥＳを示す図である。図７において、対物レンズ１６によりフォーカシングされる光スポットが正確にトラックの中心に位置する場合、またはトラックとトラックとの間に正確に位置する場合に、ＴＥＳが０となる。したがって、図７のグラフに表示されたＴＥＳの値から光スポットがトラック上のどの位置にあるかが分かる。   FIG. 6 is a graph showing changes in SAS due to changes in the thickness of the recording layer in the optical pickup device according to the present invention. As shown in FIG. 6, it can be seen that the SAS has a good linear proportional relationship with the change in the thickness of the recording layer. FIG. 7 is a diagram showing TES generated while the objective lens 16 crosses the track of the recording layer. In FIG. 7, TES is 0 when the light spot focused by the objective lens 16 is accurately located at the center of the track, or exactly between the tracks. Therefore, the position of the light spot on the track can be determined from the TES value displayed in the graph of FIG.

一方、図８及び図９は、対物レンズ１６がトラックのエッジ方向に所定の距離ほど（例えば、約２ｍｍ）シフトされた場合のＳＡＳとＴＥＳとを示すグラフである。図８に示したように、本発明の望ましい実施形態による光ピックアップ装置では、対物レンズ１６がシフトされてもＳＡＳには影響を与えないため、常に正確なＳＡＳが得られる。また、図９に示したように、対物レンズ１６がシフトされる場合、メインスポットによるプッシュプル信号ＭＰＰとサブスポットによるプッシュプル信号ＳＰＰとは、所定の値ほどオフセットされるが、前記二つの信号ＭＰＰ、ＳＰＰの差から求められるＴＥＳには、オフセットが発生しない。したがって、本発明による光ピックアップ装置では、対物レンズ１６がシフトされても、常に正確なＴＥＳが得られる。   8 and 9 are graphs showing SAS and TES when the objective lens 16 is shifted by a predetermined distance (for example, about 2 mm) in the track edge direction. As shown in FIG. 8, in the optical pickup device according to the preferred embodiment of the present invention, even if the objective lens 16 is shifted, the SAS is not affected. Therefore, an accurate SAS is always obtained. Further, as shown in FIG. 9, when the objective lens 16 is shifted, the push-pull signal MPP by the main spot and the push-pull signal SPP by the sub spot are offset by a predetermined value. No offset occurs in the TES obtained from the difference between MPP and SPP. Therefore, in the optical pickup device according to the present invention, an accurate TES can always be obtained even if the objective lens 16 is shifted.

前述した構造を有する本発明の望ましい実施形態による光ピックアップ装置は、同じ記録層のトラック上にメインスポットと二つのサブスポットとを形成するため、記録層のトラックがランドまたはグルーブの形態になったあらゆる形態の光記録媒体、例えばＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＨＤ ＤＶＤ−ＲＷ、ＢＤ−ＲＷなどにいずれも適用されうるという長所がある。   In the optical pickup device according to the preferred embodiment of the present invention having the above-described structure, the main spot and the two sub-spots are formed on the same recording layer track, so that the recording layer track is in the form of a land or a groove. There is an advantage that all forms of optical recording media such as DVD-RW, DVD-RAM, HD DVD-RW, and BD-RW can be applied.

また、ＨＯＥ １３で発生する二つのサブスポットが同じ光量を有するため、光ピックアップ内に若干のデフォーカシングが発生しても、それによる影響をほとんど受けない。すなわち、同じ光量の二つのサブスポットは、デフォーカシングによる影響を同一に受ける一方、ＳＡＳは、二つのサブスポットでのＦＥＳの差（すなわち、ＳＡＳ＝ＦＥＳ１−ＦＥＳ２）として求められるため、デフォーカシングによる影響は相殺されうる。したがって、光ピックアップ内にデフォーカシングが発生しても、記録層の厚さ変化によるＳＡＳを正確に計算することが可能である。 In addition, since the two sub-spots generated in the HOE 13 have the same amount of light, even if a slight defocusing occurs in the optical pickup, it is hardly affected by it. That is, two sub-spots having the same amount of light are equally affected by defocusing, while SAS is obtained as the difference in FES between the two sub-spots (ie, SAS = FES 1 −FES 2 ). The effects of focusing can be offset. Therefore, even if defocusing occurs in the optical pickup, it is possible to accurately calculate the SAS due to the change in the thickness of the recording layer.

一方、前述した説明では、ＨＯＥ １３が光源１１とビームスプリッタ１４との間に位置すると説明したが、ビームスプリッタ１４と対物レンズ１６との間にＨＯＥを配置してもよい。この場合、ＨＯＥは、光記録媒体Ｄに向かって入射する光のみを回折させ、光記録媒体Ｄから反射されて入射する光はそのまま通過させるように方向性を有する必要がある。かかるＨＯＥとして、例えば偏光ＨＯＥ（ｐ−ＨＯＥ）を使用できる。   On the other hand, in the above description, the HOE 13 is described as being located between the light source 11 and the beam splitter 14, but the HOE may be disposed between the beam splitter 14 and the objective lens 16. In this case, the HOE needs to have a directivity so that only light incident toward the optical recording medium D is diffracted and light incident from the optical recording medium D is allowed to pass through. As such HOE, for example, polarized HOE (p-HOE) can be used.

図１０は、本発明による光ピックアップを採用した光記録／再生システムの全体的な構造を概略的に示す図である。図１０に示したように、本発明による光ピックアップを採用した光記録／再生システム６０は、例えばＣＤ、ＤＶＤまたはＢＤのようなディスク状の光記録媒体Ｄを回転させるためのスピンドルモータ６５、前記光記録媒体Ｄの半径方向に移動可能に設置されて光記録媒体から／に情報を再生／記録する光ピックアップ６１、スピンドルモータ６５を駆動するための駆動部６７、及び光ピックアップ６１のフォーカシング及びトラッキングサーボを制御するための制御部６９を備える。ここで、説明していない参照番号６２は、光記録媒体Ｄが搭載されるターンテーブルであり、６３は、光記録媒体Ｄをチャッキングするためのクランプを表す。   FIG. 10 is a diagram schematically showing the overall structure of an optical recording / reproducing system employing an optical pickup according to the present invention. As shown in FIG. 10, an optical recording / reproducing system 60 employing an optical pickup according to the present invention includes a spindle motor 65 for rotating a disk-shaped optical recording medium D such as a CD, DVD, or BD. An optical pickup 61 that is installed so as to be movable in the radial direction of the optical recording medium D and reproduces / records information to / from the optical recording medium, a drive unit 67 for driving the spindle motor 65, and focusing and tracking of the optical pickup 61 A control unit 69 for controlling the servo is provided. Here, a reference number 62 not described is a turntable on which the optical recording medium D is mounted, and 63 indicates a clamp for chucking the optical recording medium D.

光ピックアップ６１は、前述したように、光源から出射された光を光記録媒体Ｄに集束させる対物レンズ１６を備える光学系と、対物レンズ１６を駆動するためのアクチュエータと、ＦＥＳ、ＴＥＳ、ＳＡＳ及びＲＦ信号を生成するための信号生成回路とを備える。   As described above, the optical pickup 61 includes the optical system including the objective lens 16 that focuses the light emitted from the light source on the optical recording medium D, the actuator for driving the objective lens 16, the FES, the TES, the SAS, and the like. A signal generation circuit for generating an RF signal.

光記録媒体Ｄから反射された光は、光ピックアップ６１に設けられた光検出器を通じて検出され、光電変換されて前述した電気的信号に変わり、前記電気的信号は、制御部６９に入力される。制御部６９は、駆動部６７を通じてスピンドルモータ６５の回転速度を制御する一方、光ピックアップ６１から入力された信号に基づいて、光ピックアップ６１のフォーカシング及びトラッキング駆動を制御する。また、制御部６９は、光ピックアップ６１から入力されたＲＦ信号に基づいて、光記録媒体Ｄに記録された情報を再生する。   The light reflected from the optical recording medium D is detected through a photodetector provided in the optical pickup 61, is photoelectrically converted into the above-described electrical signal, and the electrical signal is input to the control unit 69. . The control unit 69 controls the rotation speed of the spindle motor 65 through the driving unit 67, and controls focusing and tracking driving of the optical pickup 61 based on a signal input from the optical pickup 61. In addition, the control unit 69 reproduces information recorded on the optical recording medium D based on the RF signal input from the optical pickup 61.

本発明は、光ピックアップ装置及び光記録／再生システムの製造関連の技術分野に適用可能である。   The present invention can be applied to technical fields related to the manufacture of optical pickup devices and optical recording / reproducing systems.

記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償する従来の光ピックアップ装置を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the conventional optical pick-up apparatus which detects and compensates for the spherical aberration by the thickness change of a recording layer. 従来の光ピックアップ装置の光検出器の構成及び前記光検出器に受光されるビームスポットのパターンを示す図である。It is a figure which shows the structure of the photodetector of the conventional optical pick-up apparatus, and the pattern of the beam spot received by the said photodetector. 本発明の望ましい実施形態による光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an optical pickup device according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明による光ピックアップ装置で使われるＨＯＥの構成を例示的に示す正面図である。It is a front view which shows the structure of HOE used with the optical pick-up apparatus by this invention exemplarily. 本発明による光ピックアップ装置の光検出器の構成、前記光検出器に受光されるビームスポットのパターン、及び前記光検出器と連結されてＴＥＳ、ＳＡＳなどを求める周辺回路を概略的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a photodetector of an optical pickup device according to the present invention, a pattern of beam spots received by the photodetector, and a peripheral circuit connected to the photodetector to obtain TES, SAS, and the like. is there. 本発明による光ピックアップ装置において、光記録層の厚さ変化によるＳＡＳの変化を示すグラフである。5 is a graph showing changes in SAS due to changes in the thickness of an optical recording layer in an optical pickup device according to the present invention. 本発明による光ピックアップ装置でのＴＥＳを示すグラフである。It is a graph which shows TES in the optical pick-up apparatus by this invention. 本発明による光ピックアップ装置において、対物レンズのシフトがある場合、光記録層の厚さ変化によるＳＡＳの変化を示すグラフである。In the optical pickup device according to the present invention, when there is a shift of the objective lens, it is a graph showing the change of the SAS due to the change of the thickness of the optical recording layer. 本発明による光ピックアップ装置において、対物レンズのシフトがある場合、ＴＥＳを示すグラフである。5 is a graph showing TES when there is a shift of an objective lens in the optical pickup device according to the present invention. 本発明による光記録／再生システムを概略的に示す図である。1 schematically shows an optical recording / reproducing system according to the present invention. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１１ 光源
１２ コリメーティングレンズ
１３ 光分岐手段
１４ ビームスプリッタ
１５ 球面収差補償素子
１６ 対物レンズ
１７ アクチュエータ
１８ 収斂レンズ
１９ 非点収差レンズ
２０ 検出器
３０ ＲＦ／ＦＥＳ回路
４０ ＴＥＳ回路
５０ ＳＡＳ回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Light source 12 Collimating lens 13 Optical branching means 14 Beam splitter 15 Spherical aberration compensation element 16 Objective lens 17 Actuator 18 Converging lens 19 Astigmatism lens 20 Detector 30 RF / FES circuit 40 TES circuit 50 SAS circuit

Claims (24)

光を放出する光源と、
前記光源から放出された光をフォーカシングして光記録媒体上に光スポットを形成する対物レンズと、
前記光源と対物レンズとの間に位置し、第１領域及び前記第１領域を取り囲む第２領域に分けられており、光源から放出された光を分岐して一つのメインスポットと二つのサブスポットとを光記録媒体上に形成させる光分岐手段と、
光記録媒体から反射されたメインスポットの光とサブスポットの光との光量をそれぞれ検出する検出器と、
前記光源と対物レンズとの間に位置し、光記録媒体から反射された光を前記検出器に向かわせるビームスプリッタと、
前記検出器の出力によって、トラッキングエラー信号、フォーカシングエラー信号及び球面収差信号をそれぞれ生成する信号生成回路と、
前記対物レンズとビームスプリッタとの間に位置し、球面収差を前記信号生成回路で生成された球面収差信号によって補償するための球面収差補償素子とを備えることを特徴とする記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償する光ピックアップ装置。 A light source that emits light;
An objective lens that focuses light emitted from the light source to form a light spot on the optical recording medium;
Located between the light source and the objective lens and divided into a first region and a second region surrounding the first region, the light emitted from the light source is branched and one main spot and two sub-spots And an optical branching means for forming on the optical recording medium,
A detector for respectively detecting the amount of light of the main spot and the light of the sub-spot reflected from the optical recording medium;
A beam splitter positioned between the light source and the objective lens and directing light reflected from the optical recording medium to the detector;
A signal generation circuit for generating a tracking error signal, a focusing error signal, and a spherical aberration signal, respectively, according to the output of the detector;
A thickness change of the recording layer, comprising: a spherical aberration compensation element that is positioned between the objective lens and the beam splitter and compensates the spherical aberration with the spherical aberration signal generated by the signal generation circuit. Pickup device that detects and compensates for spherical aberration caused by the above. 前記光分岐手段により形成された一つのメインスポットと二つのサブスポットとは、光記録媒体の記録層の同じトラック上に一列に配列され、メインスポットの前方と後方とにそれぞれサブスポットが位置することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。   The one main spot and the two sub-spots formed by the light branching unit are arranged in a line on the same track of the recording layer of the optical recording medium, and the sub-spots are respectively positioned in front of and behind the main spot. The optical pickup device according to claim 1. 前記光分岐手段は、０次回折されたメインスポットと、メインスポットより光量が少なく、±１次回折された二つのサブスポットとを形成するホログラム光学素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。   2. The holographic optical element according to claim 1, wherein the light branching means is a holographic optical element that forms a zero-order diffracted main spot and two sub-spots having a light amount smaller than the main spot and ± 1st diffracted. 2. The optical pickup device according to 2. 前記ホログラム光学素子により形成される二つのサブスポットは、同じ光量を有し、二つのサブスポットのうち一つは、光軸に隣接し、円形断面を有し、他の一つは、光軸から相対的に遠く、輪形断面を有することを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。   Two sub-spots formed by the hologram optical element have the same amount of light, one of the two sub-spots is adjacent to the optical axis and has a circular cross section, and the other is the optical axis. The optical pickup device according to claim 3, wherein the optical pickup device has a ring-shaped cross section relatively far from the surface. 前記ホログラム光学素子は、円形の第１領域と、前記第１領域の外側の第２領域とを有し、前記第１及び第２領域には、間隔の相異なる回折格子がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。   The hologram optical element has a circular first region and a second region outside the first region, and diffraction gratings having different intervals are formed in the first and second regions, respectively. The optical pickup device according to claim 3. 前記ホログラム光学素子は、前記光源とビームスプリッタとの間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。   4. The optical pickup device according to claim 3, wherein the hologram optical element is disposed between the light source and a beam splitter. 前記ホログラム光学素子は、前記対物レンズとビームスプリッタとの間に配置され、光記録媒体に向かって入射する光のみを選択的に回折させる偏光ホログラム光学素子であることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。   The hologram optical element is a polarization hologram optical element that is disposed between the objective lens and a beam splitter and selectively diffracts only light incident on an optical recording medium. The optical pickup device described. 前記検出器は、光記録媒体から反射されたメインスポットの光量を測定する一つのメインスポット４分割光検出器と、光記録媒体から反射された二つのサブスポットの光量をそれぞれ測定する二つのサブスポット４分割光検出器と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。   The detector includes one main spot quadrant photodetector for measuring the light amount of the main spot reflected from the optical recording medium, and two sub-lights for measuring the light amounts of the two sub-spots reflected from the optical recording medium. The optical pickup device according to claim 1, further comprising a spot quadrant photodetector. 前記光記録媒体から反射されて前記検出器に入射する光に非点収差を付与する非点収差レンズは、前記ビームスプリッタと検出器との間に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。   9. The astigmatism lens for giving astigmatism to light reflected from the optical recording medium and incident on the detector is disposed between the beam splitter and the detector. The optical pickup device described in 1. 前記信号生成回路は、フォーカシングエラー信号及びＲＦ信号を生成するためのＲＦ／ＦＥＳ回路、トラッキングエラー信号を生成するためのＴＥＳ回路、及び球面収差信号を生成するためのＳＡＳ回路を備えることを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。   The signal generation circuit includes an RF / FES circuit for generating a focusing error signal and an RF signal, a TES circuit for generating a tracking error signal, and a SAS circuit for generating a spherical aberration signal. The optical pickup device according to claim 8. 前記ＲＦ／ＦＥＳ回路は、前記メインスポット４分割光検出器の各セグメントで測定された光量をいずれも合算してＲＦ信号を生成し、一つの対角線方向の二つのセグメントで測定された光量の和と、他の対角線方向の二つのセグメントで測定された光量の和との差としてフォーカシングエラー信号を生成することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。   The RF / FES circuit generates an RF signal by adding up the light amounts measured in each segment of the main spot quadrant photodetector, and sums the light amounts measured in two segments in one diagonal direction. 11. The optical pickup device according to claim 10, wherein a focusing error signal is generated as a difference between and a sum of light amounts measured in two other diagonal segments. 前記ＳＡＳ回路は、二つのサブスポット４分割光検出器でそれぞれ算出した二つのサブスポットのフォーカシングエラー信号の差として球面収差信号を生成することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。   11. The optical pickup device according to claim 10, wherein the SAS circuit generates a spherical aberration signal as a difference between the focusing error signals of the two sub-spots calculated by the two sub-spot four-divided photodetectors. 前記ＴＥＳ回路は、メインスポット４分割光検出器で算出したメインスポットのプッシュプル信号と、二つのサブスポット４分割光検出器で算出したサブスポットのプッシュプル信号との差としてトラッキングエラー信号を生成することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。   The TES circuit generates a tracking error signal as a difference between a main spot push-pull signal calculated by a main spot quadrant photodetector and a sub spot push-pull signal calculated by two sub-spot quadrant photodetectors. The optical pickup device according to claim 10. 前記球面収差補償素子は、光記録媒体の記録層の厚さ変化により発生する球面収差と逆方向の球面収差を発生させる液晶パネルまたはビーム拡大器であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。   3. The spherical aberration compensating element is a liquid crystal panel or a beam expander that generates spherical aberration in a direction opposite to spherical aberration generated due to a change in thickness of a recording layer of an optical recording medium. The optical pickup device described. 前記信号生成回路で発生したトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号によって、前記対物レンズを駆動するアクチュエータをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 1, further comprising an actuator that drives the objective lens based on a tracking error signal and a focusing error signal generated by the signal generation circuit. 前記光源から放出された光を平行ビームにするコリメーティングレンズをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 1, further comprising a collimating lens that converts the light emitted from the light source into a parallel beam. 光記録媒体を搭載及び回転させる駆動装置と、光記録媒体の半径方向に移動可能に設置されて光記録媒体から／に情報を再生／記録する光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置のフォーカシング及びトラッキングサーボを制御する制御部と、を備える光記録／再生システムにおいて、
光記録媒体の記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償するために、前記光ピックアップ装置は、
光を放出する光源と、
前記光源から放出された光をフォーカシングして光記録媒体上に光スポットを形成する対物レンズと、
前記光源と対物レンズとの間に位置し、第１領域及び前記第１領域を取り囲む第２領域に分けられており、光源から放出された光を分岐して一つのメインスポットと二つのサブスポットとを光記録媒体上に形成させる光分岐手段と、
光記録媒体から反射されたメインスポットの光とサブスポットの光との光量をそれぞれ検出する検出器と、
前記光源と対物レンズとの間に位置し、光記録媒体から反射された光を前記検出器に向かわせるビームスプリッタと、
前記検出器の出力によって、トラッキングエラー信号、フォーカシングエラー信号及び球面収差信号をそれぞれ生成する信号生成回路と、
前記対物レンズとビームスプリッタとの間に位置し、球面収差を前記信号生成回路で生成された球面収差信号によって補償するための球面収差補償素子とを備えることを特徴とする光記録／再生システム。 A drive device for mounting and rotating an optical recording medium, an optical pickup device that is installed movably in the radial direction of the optical recording medium and reproduces / records information from / to the optical recording medium, and focusing and tracking of the optical pickup device An optical recording / reproducing system comprising: a control unit that controls a servo;
In order to detect and compensate for spherical aberration due to the change in the thickness of the recording layer of the optical recording medium, the optical pickup device includes:
A light source that emits light;
An objective lens that focuses light emitted from the light source to form a light spot on the optical recording medium;
Located between the light source and the objective lens and divided into a first region and a second region surrounding the first region, the light emitted from the light source is branched and one main spot and two sub-spots And an optical branching means for forming on the optical recording medium,
A detector for respectively detecting the amount of light of the main spot and the light of the sub-spot reflected from the optical recording medium;
A beam splitter positioned between the light source and the objective lens and directing light reflected from the optical recording medium to the detector;
A signal generation circuit for generating a tracking error signal, a focusing error signal, and a spherical aberration signal, respectively, according to the output of the detector;
An optical recording / reproducing system comprising: a spherical aberration compensation element that is positioned between the objective lens and the beam splitter and compensates spherical aberration with a spherical aberration signal generated by the signal generation circuit. 前記光分岐手段により形成された一つのメインスポットと二つのサブスポットとは、光記録媒体の記録層の同じトラック上に一列に配列され、メインスポットの前方と後方とにそれぞれサブスポットが位置することを特徴とする請求項１７に記載の光記録／再生システム。   The one main spot and the two sub-spots formed by the light branching unit are arranged in a line on the same track of the recording layer of the optical recording medium, and the sub-spots are respectively positioned in front of and behind the main spot. The optical recording / reproducing system according to claim 17. 前記光分岐手段は、０次回折されたメインスポットと、メインスポットより光量が少なく、±１次回折された同じ光量の二つのサブスポットとを形成するホログラム光学素子であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の光記録／再生システム。   The light branching means is a hologram optical element that forms a zero-order diffracted main spot and two sub-spots having the same light amount and having a light amount smaller than that of the main spot and ± 1st-order diffraction. Item 19. The optical recording / reproducing system according to Item 17 or 18. 前記検出器は、光記録媒体から反射されたメインスポットの光量を測定する一つのメインスポット４分割光検出器と、光記録媒体から反射された二つのサブスポットの光量をそれぞれ測定する二つのサブスポット４分割光検出器とを備えることを特徴とする請求項１７または１８に記載の光記録／再生システム。   The detector includes one main spot quadrant photodetector for measuring the light amount of the main spot reflected from the optical recording medium, and two sub-lights for measuring the light amounts of the two sub-spots reflected from the optical recording medium. 19. The optical recording / reproducing system according to claim 17 or 18, further comprising a spot quadrant photodetector. 前記信号生成回路は、二つのサブスポット４分割光検出器でそれぞれ算出した二つのサブスポットのフォーカシングエラー信号の差として球面収差信号を生成することを特徴とする請求項２０に記載の光記録／再生システム。   21. The optical recording / recording according to claim 20, wherein the signal generation circuit generates a spherical aberration signal as a difference between the focusing error signals of the two sub-spots respectively calculated by the two sub-spot four-divided photodetectors. Playback system. 前記信号生成回路は、メインスポット４分割光検出器で算出したメインスポットのプッシュプル信号と、二つのサブスポット４分割光検出器で算出したサブスポットのプッシュプル信号との差としてトラッキングエラー信号を生成することを特徴とする請求項２０に記載の光記録／再生システム。   The signal generation circuit generates a tracking error signal as a difference between the push-pull signal of the main spot calculated by the main spot quadrant photodetector and the push-pull signal of the sub spot calculated by the two sub-spot quadrant photodetectors. 21. The optical recording / reproducing system according to claim 20, wherein the optical recording / reproducing system is generated. 前記球面収差補償素子は、光記録媒体の記録層の厚さ変化により発生する球面収差と逆方向の球面収差を発生させる液晶パネルまたはビーム拡大器であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の光記録／再生システム。   19. The liquid crystal panel or a beam expander according to claim 17, wherein the spherical aberration compensating element is a liquid crystal panel or a beam expander that generates spherical aberration in a direction opposite to spherical aberration generated due to a change in thickness of the recording layer of the optical recording medium. The optical recording / reproducing system as described. 前記信号生成回路で発生したトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号によって、前記対物レンズを駆動するアクチュエータをさらに備えることを特徴とする請求項１７または１８に記載の光記録／再生システム。   19. The optical recording / reproducing system according to claim 17, further comprising an actuator that drives the objective lens by a tracking error signal and a focusing error signal generated by the signal generation circuit.
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